JP6174584B2 - Viewing angle mill - Google Patents

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Description

本発明は荷電粒子ビーム・ミリングに関し、詳細には、走査電子顕微鏡用の平面断面図を形成する方法に関する。   The present invention relates to charged particle beam milling and, more particularly, to a method for forming a planar cross-sectional view for a scanning electron microscope.

荷電粒子ビーム・システムは、集積回路、磁気記録ヘッド、フォトリソグラフィ・マスクなど、マイクロファブリケーション技法によって製造されるデバイスの製造、修復および検査を含むさまざまな用途で使用されている。本発明の譲受人であるFEI Companyから販売されているDualBeam機器などのデュアル・ビーム・システムは一般に、ターゲットに対する最小限の損傷で高分解能画像を提供することができる走査電子顕微鏡(SEM)と、基板を改変する目的および画像を形成する目的に使用することができる集束または成形ビーム・システム(FIB)などのイオン・ビーム・システムとを含む。このようなデュアル・ビームス・システムは例えば、参照によってその全体が本出願に組み込まれるHill他の米国特許第7,161,159号明細書に記載されている。いくつかのデュアル・ビーム・システムでは、FIBが、垂直から、52度などのある角度だけ傾けられており、電子ビーム・カラムが垂直に向けられている。他のシステムでは、電子ビーム・カラムが傾けられており、FIBが垂直に向けられているかまたはやはり傾けられている。試料が上に搭載されたステージは一般に傾けることができ、いくつかのシステムではステージを最大約60度まで傾けることができる。   Charged particle beam systems are used in a variety of applications, including the manufacture, repair, and inspection of devices manufactured by microfabrication techniques, such as integrated circuits, magnetic recording heads, and photolithography masks. Dual beam systems such as the DualBeam instrument sold by the assignee of the present invention, FEI Company, generally have a scanning electron microscope (SEM) capable of providing high resolution images with minimal damage to the target; And an ion beam system such as a focused or shaped beam system (FIB) that can be used for the purpose of modifying the substrate and for forming an image. Such a dual beam system is described, for example, in Hill et al. US Pat. No. 7,161,159, which is hereby incorporated by reference in its entirety. In some dual beam systems, the FIB is tilted from the vertical by an angle, such as 52 degrees, and the electron beam column is oriented vertically. In other systems, the electron beam column is tilted and the FIB is oriented vertically or is also tilted. The stage on which the sample is mounted can generally be tilted, and in some systems the stage can be tilted up to about 60 degrees.

デュアル・ビーム・システムの一般的な用途は、マイクロファブリケーション・プロセスのトラブルシューティング、調整および改良のために、マイクロファブリケーション中の欠陥および他の不良を解析することである。欠陥解析は、設計検証診断、製造診断および微小回路の研究開発の他の局面を含む、半導体製造の全ての局面において有用である。デバイスの形状寸法が縮小し続け、新たな材料が導入されると、現在の半導体の構造的複雑さは指数関数的に増大する。これらの新たな材料によって生み出される構造の多くはリエントラント(re−entrant)であり、以前の層に貫入する。したがって、欠陥およびデバイス故障の構造的原因はしばしば、表面よりもかなり下に隠れている。   A common use of dual beam systems is to analyze defects and other defects during microfabrication for troubleshooting, tuning and improvement of the microfabrication process. Defect analysis is useful in all aspects of semiconductor manufacturing, including design verification diagnostics, manufacturing diagnostics, and other aspects of microcircuit research and development. As device geometries continue to shrink and new materials are introduced, the structural complexity of current semiconductors increases exponentially. Many of the structures created by these new materials are re-entrant and penetrate into previous layers. Thus, the structural causes of defects and device failures are often hidden well below the surface.

したがって、欠陥解析では、断面を形成し、欠陥を3次元的に見ることがしばしば必要となる。半導体ウェーハ上での銅導体デバイスの使用はますます増大しており、3次元欠陥解析を実行することができる優れたシステムは、これまでにも増して重要である。これは、埋もれた欠陥、および/またはより小さな欠陥の数が増えるためであり、さらに、多くの場合に化学分析が必要となるためである。さらに、欠陥の特性を評価し、不良を解析する構造診断の解決策は、より信頼性の高い結果をより短い時間で提供する必要があり、このことは、設計者および製造業者が、複雑な構造不良を確信をもって解析し、材料の組成および欠陥の原因を理解し、歩留りを高めることを可能にする。   Therefore, in defect analysis, it is often necessary to form a cross section and view the defect in three dimensions. The use of copper conductor devices on semiconductor wafers is increasing, and better systems that can perform three-dimensional defect analysis are more important than ever. This is due to the increased number of buried and / or smaller defects and, in many cases, chemical analysis is required. In addition, structural diagnostic solutions that characterize defects and analyze defects need to provide more reliable results in less time, which can be complicated by designers and manufacturers. It is possible to analyze structural defects with certainty, understand the composition of materials and the causes of defects, and increase the yield.

例えば、デュアル・ビーム・システムを使用して、ダマシン・プロセスによって製造された銅相互接続トレンチ内の空洞(ボイド(void))を検出することができる。一般的なダマシン・プロセスでは、基底をなす基板の酸化シリコン絶縁層に、銅導体を付着させる充填されていないトレンチのパターンを形成する。この絶縁層の表面に、トレンチからかなり溢れる銅の厚いコーティングを付着させ、次いでこの銅を、化学機械平坦化を使用して絶縁層の上面の高さまで除去する。絶縁層のトレンチの中に付着した銅は除去されず、パターン形成された導体となる。トレンチ内の銅の内部の空洞は開路欠陥の原因となりうる。トレンチ内の充填の質を評価するため、デュアル・ビーム・システムを使用してトレンチの断面を露出させ、その断面を画像化することができる。   For example, a dual beam system can be used to detect cavities (voids) in copper interconnect trenches produced by a damascene process. In a typical damascene process, an unfilled trench pattern is formed in the underlying silicon oxide insulating layer to deposit copper conductors. A thick coating of copper that spills significantly from the trench is deposited on the surface of the insulating layer, and then the copper is removed to the level of the top surface of the insulating layer using chemical mechanical planarization. The copper adhering in the trench of the insulating layer is not removed and becomes a patterned conductor. The internal cavity of the copper in the trench can cause open circuit defects. To assess the quality of the fill in the trench, a dual beam system can be used to expose the trench cross section and image the cross section.

図1は、デュアル・ビームSEM/FIBシステムを使用して断面を露出させる、先行技術において知られている方法を示している。試料102内の特徴部分を解析するためには一般に、見ようとする隠れた特徴部分を有する試料材料の表面112の上面に対して垂直な断面すなわち面108を、集束イオン・ビーム(FIB)によって露出させる。SEMビーム軸106の角度は一般にFIBビーム軸104に対して鋭角であるため、この面の前にある試料の一部を除去して、SEMビームがこの面に到達してこの面を画像化することができるようにすることが好ましい。この先行技術の方法の1つの問題は、トレンチの特性を適正に評価するのに十分なサイズの一組の試料を形成するためには一般に、トレンチの長さに沿って多数の断面を露出させなければならないことである。   FIG. 1 illustrates a method known in the prior art that exposes a cross-section using a dual beam SEM / FIB system. In order to analyze the features in the sample 102, a section or plane 108 perpendicular to the top surface of the surface 112 of the sample material that has the hidden features to be viewed is typically exposed by a focused ion beam (FIB). Let Since the angle of the SEM beam axis 106 is generally acute with respect to the FIB beam axis 104, a portion of the sample in front of this surface is removed and the SEM beam reaches this surface to image this surface. It is preferable to be able to do so. One problem with this prior art method is that it typically exposes multiple cross sections along the length of the trench in order to form a set of samples of sufficient size to properly evaluate the properties of the trench. It must be.

FIBがあけている開口に対して相対的に深い特徴部分に関して、この先行技術の方法は、信号対雑音比が低いという欠点を有する。この状況は、深い穴の中へフラッシュを当てて穴の側面の画像を形成しようとしている状況に似ている。例えば、一般的な銅相互接続トレンチの幅は5〜8ナノメートル(nm)、深さは12ナノメートルである。SEMからの電子の多くはトレンチ内に留まり、検出器までは後方散乱しない。   For features that are relatively deep with respect to the opening that the FIB opens, this prior art method has the disadvantage of a low signal-to-noise ratio. This situation is similar to the situation where you are trying to create an image of the side of a hole by flashing into a deep hole. For example, a typical copper interconnect trench has a width of 5-8 nanometers (nm) and a depth of 12 nanometers. Many of the electrons from the SEM remain in the trench and do not backscatter to the detector.

デュアル・ビーム・システムの一般的な用途は生物科学分野における用途である。例えば、電子顕微鏡法は、病気の分子機構の観察、フレキシブルなタンパク質構造の組織の観察、ならびに自然生物学的文脈における個々のウイルスおよびタンパク質の振る舞いの観察を可能にする。例えば生体材料を解析する目的で電子顕微鏡法と一緒に使用される1つの技法は、「スライス−アンド−ビュー(Slice−and−View)」と呼ばれている。この技法は一般に、デュアル・ビームSEM/FIBシステムを用いて実行される。   A common application of dual beam systems is in the field of biological science. For example, electron microscopy allows the observation of disease molecular mechanisms, the observation of flexible protein structure tissues, and the behavior of individual viruses and proteins in the natural biological context. One technique that is used in conjunction with electron microscopy, for example to analyze biomaterials, is called “Slice-and-View”. This technique is typically performed using a dual beam SEM / FIB system.

このスライス・アンド・ビュー技法では、FIBによって試料を高精度で切削およびスライスして、その試料の3D内部構造または特徴部分を露出させる。SEMによってその面の画像を得た後、その面の別の基材層をFIBを使用して除去して、より深い新たな面、したがってその特徴部分のより深い断面を露出させることができる。その面のまさしく表面にある特徴部分の部分だけがSEMには見えるため、切削および画像化、すなわちスライシングおよびビューイングを順次繰り返すと、スライスされた試料を再構築して特徴部分の3D表現とするのに必要なデータが得られる。次いで、この3D表現を使用して試料特徴部分を解析することができる。   In this slice-and-view technique, the sample is cut and sliced with high precision by FIB to expose the 3D internal structure or features of the sample. After obtaining an image of the surface by SEM, another substrate layer of the surface can be removed using FIB to expose a new deeper surface and thus a deeper cross section of the feature. Only the part of the feature on the surface that is on the surface is visible to the SEM, so cutting and imaging, i.e., slicing and viewing in turn, reconstructs the sliced sample into a 3D representation of the feature. The data necessary for this is obtained. This 3D representation can then be used to analyze the sample features.

米国特許第7,161,159号明細書US Pat. No. 7,161,159 米国特許第5,851,413号明細書US Pat. No. 5,851,413 米国特許第5,435,850号明細書US Pat. No. 5,435,850

試料の大きな切片を処理する場合には、スライス・アンド・ビュー手順による試料の処理が長時間に及ぶことがある。対象とする特徴部分の大きさが試料に比べて相対的に小さい場合にも同じことが言える。これは、一般に、対象とする特徴部分を含む試料の領域にFIBおよびSEMのビームを導くことができるほど正確には特徴部分の位置が分かっていないためである。したがって、特徴部分の位置を突き止めるため、特徴部分を含むと思われる試料の大きな切片が処理される。SEMの一般的な最大視野は約150ミクロンであるため、このサイズのエリアをスライス・ミリングし画像化することは、かなりの時間の投入につながることがあり、SEMに対して高分解能設定を使用する場合には特にそうである。あるいは、そのエリアのより小さな多くの部分を画像化することもできるが、そうすると膨大な量の画像データが生じ、一般に、その結果得られた画像を1つにつなぎ合わせてより大きな合成画像を形成することが必要になる。このような工程は現在、数時間から数日かかることがある。   When processing large sections of a sample, processing of the sample by the slice and view procedure may take a long time. The same can be said when the size of the target feature is relatively small compared to the sample. This is because, in general, the position of the feature portion is not accurately known so that the FIB and SEM beams can be guided to the region of the sample including the target feature portion. Thus, a large section of the sample that appears to contain the feature is processed to locate the feature. Since the typical maximum field of view of an SEM is about 150 microns, slicing, milling and imaging an area of this size can lead to a significant amount of time and use a high resolution setting for the SEM This is especially true when doing so. Alternatively, many smaller parts of the area can be imaged, but doing so results in a huge amount of image data and generally stitches the resulting images together to form a larger composite image It becomes necessary to do. Such a process can currently take hours to days.

先行技術の方法では、スライス・アンド・ビュー手順を繰り返すごとに比較的に大きな切片を処理する必要がある。これは、試料内の特徴部分の形状または方向が正確には予測されていないためである。血管または神経の場合などのように、試料内において長い曲がりくねった形状を有するある種の特徴部分の場合、この問題は特に悪化する。   Prior art methods require processing a relatively large section each time the slice-and-view procedure is repeated. This is because the shape or direction of the feature in the sample is not accurately predicted. This problem is particularly exacerbated in the case of certain features having a long and winding shape in the sample, such as in the case of blood vessels or nerves.

本発明の一実施形態は、電子顕微鏡用の平面断面図を形成する方法を対象とする。この方法は、試料の少なくとも一部分をミリングするために、試料の第1の表面に向かってイオン源からイオン・ビームを導くことを含む。この方法はさらに、イオン・ビームを使用して第1の表面をミリングして第2の表面を露出させることを含み、この第2の表面では、イオン源から見た第2の表面の遠位端が、イオン源から見た第1の表面の近位端よりも、基準深さに対してより深い深さまでミリングされている。この方法はさらに、第2の表面に電子源から電子ビームを導くことを含む。この方法はさらに、電子ビームと第2の表面との間の相互作用を検出することによって第2の表面の画像を形成することを含む。   One embodiment of the present invention is directed to a method of forming a planar cross-sectional view for an electron microscope. The method includes directing an ion beam from an ion source toward a first surface of the sample to mill at least a portion of the sample. The method further includes milling the first surface using an ion beam to expose the second surface, wherein the second surface is distal to the second surface as viewed from the ion source. The end is milled to a deeper depth relative to the reference depth than the proximal end of the first surface viewed from the ion source. The method further includes directing an electron beam from the electron source to the second surface. The method further includes forming an image of the second surface by detecting an interaction between the electron beam and the second surface.

本発明の他の実施形態は、電子顕微鏡用の断面図を形成する方法を対象とする。この方法は、試料の少なくとも一部分をミリングするために、試料の第1の表面に向かってイオン源からイオン・ビームを導くこと、イオン・ビームを使用して、第1の表面の少なくとも対象とする特徴部分の局所エリアをミリングして、第1の表面の少なくとも対象とする特徴部分の局所エリアを実質的に平らにすること、第1の表面をミリングした後に、試料をミリングして、対象とする特徴部分の断面を含む第2の表面を露出させること、第2の表面に電子源から電子ビームを導くこと、および電子ビームと第2の表面との間の相互作用を検出することによって第2の表面の画像を形成することを含む。   Another embodiment of the invention is directed to a method of forming a cross-sectional view for an electron microscope. The method directs an ion beam from an ion source toward a first surface of the sample to mill at least a portion of the sample, using the ion beam to at least target the first surface. Milling the local area of the feature to substantially flatten at least the local area of the feature of interest on the first surface; after milling the first surface, milling the sample to By exposing a second surface including a cross-section of the feature to be directed, directing an electron beam from an electron source to the second surface, and detecting an interaction between the electron beam and the second surface. Forming an image of the two surfaces.

本発明の他の実施形態は、電子顕微鏡用の平面断面図を形成するシステムであって、集束イオン・ビーム・カラムと、電子顕微鏡と、試料を保持する試料ステージと、コンピュータ・コントローラとを備えるシステムを対象とする。このコンピュータ・コントローラは、コンピュータ命令がコード化された非一時的コンピュータ可読媒体を含み、コンピュータ・コントローラによってこのコンピュータ命令が実行されたときに、このコンピュータ命令によって、システムは、試料の少なくとも一部分をミリングするために、試料の第1の表面に向かってイオン源からイオン・ビームを導き、イオン・ビームを使用して第1の表面をミリングして第2の表面を露出させ、この第2の表面では、イオン源から見た第2の表面の遠位端が、イオン源から見た第1の表面の近位端よりも、基準深さに対してより深い深さまでミリングされており、システムはさらに、第2の表面に電子源から電子ビームを導き、電子ビームと第2の表面との間の相互作用を検出することによって第2の表面の画像を形成する。   Another embodiment of the present invention is a system for forming a cross-sectional plan view for an electron microscope, comprising a focused ion beam column, an electron microscope, a sample stage for holding a sample, and a computer controller. Target the system. The computer controller includes a non-transitory computer readable medium encoded with computer instructions that, when executed by the computer controller, causes the system to mill at least a portion of the sample. In order to do this, an ion beam is directed from the ion source toward the first surface of the sample, and the second surface is exposed by milling the first surface using the ion beam, the second surface The distal end of the second surface viewed from the ion source is milled to a depth deeper than the reference depth than the proximal end of the first surface viewed from the ion source, Further, the second surface is guided by directing an electron beam from an electron source to the second surface and detecting an interaction between the electron beam and the second surface. Forming an image of the surface.

本発明の他の実施形態は、電子顕微鏡用の断面図を形成するシステムであって、集束イオン・ビーム・カラムと、電子顕微鏡と、試料を保持する試料ステージと、コンピュータ・コントローラとを備えるシステムを対象とする。このコンピュータ・コントローラは、コンピュータ命令がコード化された非一時的コンピュータ可読媒体を含み、コンピュータ・コントローラによってこのコンピュータ命令が実行されたときに、このコンピュータ命令によって、システムは、試料の少なくとも一部分をミリングするために、試料の第1の表面に向かってイオン源からイオン・ビームを導き、イオン・ビームを使用して、第1の表面の少なくとも対象とする特徴部分の局所エリアをミリングして、第1の表面の少なくとも対象とする特徴部分の局所エリアを実質的に平らにし、第1の表面をミリングした後に、試料をミリングして、対象とする特徴部分の断面を含む第2の表面を露出させ、第2の表面に電子源から電子ビームを導き、電子ビームと第2の表面との間の相互作用を検出することによって第2の表面の画像を形成する。   Another embodiment of the present invention is a system for forming a cross-sectional view for an electron microscope comprising a focused ion beam column, an electron microscope, a sample stage for holding a sample, and a computer controller Is targeted. The computer controller includes a non-transitory computer readable medium encoded with computer instructions that, when executed by the computer controller, causes the system to mill at least a portion of the sample. In order to do this, an ion beam is directed from the ion source towards the first surface of the sample, and the ion beam is used to mill at least a local area of the feature of interest on the first surface. After at least a local area of at least the feature of interest on one surface is substantially flattened and the first surface is milled, the sample is milled to expose a second surface including a cross section of the feature of interest. And directing the electron beam from the electron source to the second surface, and the interaction between the electron beam and the second surface. The image of the second surface formed by detecting.

次に、本発明および本発明の利点のより完全な理解のため、添付図面に関して書かれた以下の説明を参照する。   For a more complete understanding of the present invention and its advantages, reference is now made to the following description, taken in conjunction with the accompanying drawings.

デュアル・ビームSEM/FIBシステムを使用して断面を露出させる、先行技術において知られている方法を示す図である。FIG. 2 illustrates a method known in the prior art for exposing a cross section using a dual beam SEM / FIB system. 走査電子顕微鏡用の平面断面図を形成する本発明の1つまたは複数の実施形態に基づくデュアル・ビーム・システム内における試料の向きを示す図である。FIG. 3 shows sample orientation in a dual beam system according to one or more embodiments of the present invention forming a cross-sectional plan view for a scanning electron microscope. 複数の特徴部分302〜308を含む試料222のターゲット・エリア300を示す図であり、このエリアについて、ターゲット・エリア300内の特徴部分に沿ったさまざまな長さのところで特徴部分のSEM画像を形成することが望まれている。FIG. 6 shows a target area 300 of a sample 222 that includes a plurality of feature portions 302-308, for which an SEM image of the feature portion is formed at various lengths along the feature portion in the target area 300; It is hoped to do. 図3に示された切断線A−A’に沿って切った試料222の断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of the sample 222 cut | disconnected along the cutting line A-A 'shown by FIG. 本発明の1つまたは複数の実施形態に従って試料222の上面をある視射角(glancing angle)でミリングしているイオン・ビームを示す図である。FIG. 4 shows an ion beam milling the top surface of a sample 222 at a certain glancing angle in accordance with one or more embodiments of the present invention. 本発明の1つまたは複数の実施形態に基づく視射角ミリングの後の試料ターゲット・エリアの斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of a sample target area after glancing angle milling according to one or more embodiments of the present invention. ミリング後の特徴部分302の斜視図である。It is a perspective view of the characteristic part 302 after milling. 本発明の1つまたは複数の実施形態を実現する目的に使用することができる典型的なデュアル・ビームFIB/SEMシステムを示す図である。FIG. 2 illustrates an exemplary dual beam FIB / SEM system that can be used to implement one or more embodiments of the present invention. 試料解析を実行する、本発明の1つまたは複数の実施形態に基づく諸ステップを示す流れ図である。6 is a flow diagram illustrating steps in accordance with one or more embodiments of the present invention for performing sample analysis. 試料の上面平坦化およびシリコン貫通バイアの断面を示すSEM顕微鏡写SEM micrograph showing top planarization of sample and cross section of through silicon via 真である。Is true. 図10の試料の断面図を示すSEM顕微鏡写真である。It is a SEM micrograph which shows sectional drawing of the sample of FIG.

本発明の好ましい実施形態は、半導体製造で使用するのに適した新規の欠陥解析方法を対象としているが、本発明は、後述する他のタイプの試料の解析でも使用することができる。半導体チップ、例えば金属ミリングされたトレンチを含むチップを解析するのに、本発明の好ましい一実施形態に基づく試料解析は、先行技術の場合のように直角に向けられたFIBを使用して一連の断面を露出させるのではなしに、FIBを、試料表面に対して非常に小さな角度、好ましくは試料表面に対して10°以下の角度に向ける視射角ミル(mill)を利用する。   Although the preferred embodiment of the present invention is directed to a novel defect analysis method suitable for use in semiconductor manufacturing, the present invention can also be used to analyze other types of samples described below. To analyze a semiconductor chip, such as a chip that includes a metal milled trench, sample analysis according to a preferred embodiment of the present invention uses a series of FIBs oriented at right angles as in the prior art. Rather than exposing the cross-section, a viewing angle mill is utilized that directs the FIB to a very small angle with respect to the sample surface, preferably no more than 10 ° to the sample surface.

後に論じる図2に示されているような試料表面に対する小さな角度でイオン・ビームが導かれるため、ミリングによって除去される試料材料の量は、イオン源の反対側の方が多い。すなわち、イオン源から遠い方の試料の端では、イオン源に近い方の端よりも、露出した表面が深くミリングされる。これにより、露出した表面は、元の試料表面に比べて下方へ傾斜する。金属が充填されたトレンチ列などの試料の特徴部分について言うと、イオン源に近い方のトレンチではトレンチの上部が露出し、イオン源から離れたトレンチではより深い部分が露出する。傾斜した試料表面を露出させた後、露出した面を、上方から、例えば電子ビームを用いて画像化することができる。提供される構造情報に関して、この露出した斜面の画像は本質的に、平面図と複数の断面図とを結合したものになる。   Because the ion beam is directed at a small angle relative to the sample surface as shown in FIG. 2, discussed later, the amount of sample material removed by milling is greater on the opposite side of the ion source. That is, the exposed surface is milled deeper at the end of the sample farther from the ion source than at the end closer to the ion source. Thereby, the exposed surface is inclined downward as compared with the original sample surface. In terms of sample features such as trench rows filled with metal, the upper portion of the trench is exposed in the trench closer to the ion source, and the deeper portion is exposed in the trench far from the ion source. After exposing the inclined sample surface, the exposed surface can be imaged from above, for example using an electron beam. With respect to the structural information provided, this exposed bevel image is essentially a combination of a plan view and a plurality of cross-sectional views.

図2は、本発明の1つまたは複数の実施形態に従って試料222の上面をある視射角でミリングしているイオン・ビームを示す。図2の実施形態では、デュアル・ビームSEM/FIBなどのイオン・ビーム・システム内の傾斜した試料ステージ224上に取り付けられた予め45°に傾斜した標準試料台(スタブ(stub))302上に、試料222が取り付けられている。適当なデュアル・ビーム・システムは例えば、本出願の譲受人であるFEI Company(米オレゴン州Hillsboro)から販売されている。適当なハードウェアの一例を後に示すが、本発明は、特定のタイプのハードウェアで実現されることだけに限定されない。図2の実施形態では、電子ビームおよびイオン・ビームが、電子ビーム250が、傾いていない試料ステージに対して垂直、イオン・ビーム218の角度が約52°になるように向けられている。別の実施形態では、予め傾斜した試料台302が使用されず、試料の傾斜が、試料ステージの傾斜および/またはカラムの傾斜によって調節される。   FIG. 2 illustrates an ion beam milling the top surface of the sample 222 at a viewing angle in accordance with one or more embodiments of the present invention. In the embodiment of FIG. 2, on a pre-tilted standard sample stage (stub) 302 mounted on a tilted sample stage 224 in an ion beam system such as a dual beam SEM / FIB. A sample 222 is attached. A suitable dual beam system is commercially available from, for example, the assignee of the present application, FEI Company (Hillsboro, Oreg.). An example of suitable hardware is shown below, but the invention is not limited to being implemented with any particular type of hardware. In the embodiment of FIG. 2, the electron beam and ion beam are directed so that the electron beam 250 is perpendicular to the untilted sample stage and the angle of the ion beam 218 is about 52 °. In another embodiment, the pre-tilted sample stage 302 is not used and the sample tilt is adjusted by the sample stage tilt and / or column tilt.

図2に示されているように、ステージは、イオン・ビームが試料表面に対してごく小さな視射角で入射するように傾けられる。この視射角は10°以下であることが好ましく、5°以下であることがより好ましく、1°以下であることがよりいっそう好ましい。本明細書で使用されるとき、視射角ミルは、イオン・ビームと試料の上面との間の角度を10°以下にして試料をミリングすることを指す。図2に示された実施形態では、45°の試料台および8°〜10°のステージ傾斜の使用によって適当な視射角が得られる。このようにすると、イオン・ビーム218は、ごく小さな1〜3度の視射角で試料222の上面に導かれる。   As shown in FIG. 2, the stage is tilted so that the ion beam is incident on the sample surface with a very small viewing angle. The viewing angle is preferably 10 ° or less, more preferably 5 ° or less, and even more preferably 1 ° or less. As used herein, a viewing angle mill refers to milling a sample with an angle between the ion beam and the top surface of the sample of 10 ° or less. In the embodiment shown in FIG. 2, a suitable viewing angle is obtained through the use of a 45 ° sample stage and a stage tilt of 8 ° to 10 °. In this way, the ion beam 218 is guided to the upper surface of the sample 222 with a very small viewing angle of 1 to 3 degrees.

使用する実際の角度は、使用するシステムおよび実施する測定の深さに依存する。例えば、一般的な銅相互接続トレンチの深さは12ナノメートル(nm)である。試料ステージ224の傾斜は、イオン・ビーム218と試料222の間の角度が、ターゲット領域300の遠位端を深さ12nmまで切削するような角度になるように調整される。図2の実施形態では、イオン・ビームが、試料の上面としか言えない部分に導かれるが、好ましいいくつかの実施形態では、試料内のより深いところへビームを導いて、より深いところに埋め込まれた特徴部分をほぼ同じ方式で露出させることができることを当業者は理解するであろう。   The actual angle used will depend on the system used and the depth of measurement to be performed. For example, a typical copper interconnect trench is 12 nanometers (nm) deep. The tilt of the sample stage 224 is adjusted so that the angle between the ion beam 218 and the sample 222 is such that the distal end of the target region 300 is cut to a depth of 12 nm. In the embodiment of FIG. 2, the ion beam is directed to a portion that can only be said to be the top surface of the sample, but in some preferred embodiments, the beam is directed deeper into the sample and embedded deeper. Those skilled in the art will appreciate that the features described can be exposed in substantially the same manner.

図3は、複数の特徴部分302〜308を含む試料222のターゲット・エリア300を示しており、このエリアについて、ターゲット・エリア300内の特徴部分に沿ったさまざまな長さのところで特徴部分のSEM画像を形成することが望まれている。例えば、試料222を、ダマシン・プロセスで形成された銅相互接続トレンチを含むウェーハとすることができる。ターゲット・エリア300は、トレンチ302〜308を含む試料222の一部分であって、ダマシン・プロセス中にトレンチ302〜308内に形成された可能性がある銅の空洞を検出することが望まれている部分である。本明細書の説明の多くは、解析対象の試料が半導体チップである好ましい実施形態を対象としているが、本発明の実施形態は、生体試料、地質試料など、同様の解析が望まれている他のタイプの試料を対象とすることもできる。   FIG. 3 illustrates a target area 300 of a sample 222 that includes a plurality of feature portions 302-308, for which feature SEMs at various lengths along the feature portion in the target area 300. It is desired to form an image. For example, the sample 222 may be a wafer that includes a copper interconnect trench formed by a damascene process. Target area 300 is a portion of sample 222 that includes trenches 302-308, and it is desired to detect copper cavities that may have formed in trenches 302-308 during the damascene process. Part. Although much of the description in this specification is directed to a preferred embodiment in which the sample to be analyzed is a semiconductor chip, the embodiment of the present invention is not limited to biological samples, geological samples, etc. This type of sample can also be targeted.

図4は、図3に示された切断線A−A’に沿って切った試料222の断面を示す。特徴部分302〜308は、試料222の上面から試料222の内部へ所与の深さ(d)だけ延びている。例えば、一般的な銅相互接続トレンチの幅(w)は5〜8ナノメートル(nm)、深さ(d)は12nmである。先行技術の方法を使用して欠陥を調べるためには、ターゲット・エリア300の長さに沿って、時間のかかる一連の断面切削を実施しなければならない。次いで、それぞれの断面をSEMによって別々に画像化する。図5に示されているように、本発明の1つまたは複数の実施形態は、改良されたサイクル・タイムおよび改良された信号対雑音比で特徴部分欠陥を検出することを可能にする。   FIG. 4 shows a cross section of the sample 222 taken along the cutting line A-A ′ shown in FIG. 3. The feature portions 302-308 extend from the top surface of the sample 222 into the interior of the sample 222 by a given depth (d). For example, a typical copper interconnect trench has a width (w) of 5-8 nanometers (nm) and a depth (d) of 12 nm. In order to investigate defects using prior art methods, a series of time-consuming cross-section cuts along the length of the target area 300 must be performed. Each cross-section is then imaged separately by SEM. As shown in FIG. 5, one or more embodiments of the present invention allow for feature defect detection with improved cycle time and improved signal-to-noise ratio.

図5は、本発明の1つまたは複数の実施形態に従って試料222の上面をある視射角でミリングしているイオン・ビームを示す。本発明の好ましい実施形態によれば、この視射角が、トップダウン(top−down)ミリング角度ではなく、縁に導かれるミリング角度である。すなわち、一連の垂直な切削によって垂直な面を露出させるために試料222の上面に対してほぼ垂直な角度で導く代わりに、ミリングの前に、試料の縁から、イオン・ビームと上面の間の非常に鋭角な「視射」角で、イオン・ビーム218を試料222に導く。この角度は、ターゲット・エリア300の全長にわたって、イオン・ビーム218が、試料222の上面をミリングし、イオン源214から見たターゲット・エリア300の遠位端では所定の深さ(d0)までミリングするように選択される。ミリング後、ターゲット・エリア300内において試料のある表面が露出し、この表面では、ターゲット・エリアの遠位端502が、ターゲット・エリア内の試料222の上面の近位端504がミリングされる深さよりも、試料222の底面に対してより深い深さまでミリングされている。 FIG. 5 illustrates an ion beam milling the top surface of the sample 222 at a viewing angle in accordance with one or more embodiments of the present invention. According to a preferred embodiment of the present invention, this viewing angle is not a top-down milling angle but a milling angle guided to the edge. That is, instead of directing at a substantially normal angle to the top surface of the sample 222 to expose a vertical surface by a series of vertical cuts, before milling, from the edge of the sample, between the ion beam and the top surface. The ion beam 218 is directed to the sample 222 with a very sharp “sight” angle. This angle is such that, over the entire length of the target area 300, the ion beam 218 mills the top surface of the sample 222 to a predetermined depth (d 0 ) at the distal end of the target area 300 as viewed from the ion source 214. Selected to mill. After milling, a surface with the sample is exposed in the target area 300 where the distal end 502 of the target area is the depth at which the proximal end 504 of the top surface of the sample 222 in the target area is milled. Instead, it is milled to a deeper depth with respect to the bottom surface of the sample 222.

視射角でミリングする効果は、イオン・ビーム218による1回の切削で、特徴部分302〜308(特徴部分302だけが示されている)が、少なくともターゲット・エリア300内の特徴部分302の長さに沿ってさまざまな深さで露出することである。次いで、SEMによって、ターゲット・エリア300の長さに沿ったさまざまな位置で特徴部分302〜308を画像化して、それらの位置における特徴部分の特性を評価する。それぞれの位置は異なる深さに対応し、その深さは、試料222がミリングされた角度および切削部の近位縁からその位置までの距離に基づく。これが、図6および7に示されている。   The effect of milling at the viewing angle is that the feature 302-308 (only feature 302 is shown) is at least the length of the feature 302 in the target area 300 with a single cut by the ion beam 218. It is to be exposed at various depths along the length. The features 302-308 are then imaged by SEM at various locations along the length of the target area 300 to characterize the characteristics of the features at those locations. Each location corresponds to a different depth, which is based on the angle at which the sample 222 was milled and the distance from the proximal edge of the cut to that location. This is illustrated in FIGS. 6 and 7.

図6は、本発明の1つまたは複数の実施形態に基づく視射角ミリング後の試料のターゲット・エリアの斜視図を示す。試料222の遠位端502は近位端504よりも深くミリングされ、試料の表面は、これらの2つの端部間で直線的に傾斜する。図7は、ミリング後の特徴部分302の斜視図を示す。特徴部分302は、特徴部分の遠位端502のところで所定の深さd0までミリングされる。特徴部分302の近位端504はほとんどまたは全くミリングされない。SEMを使用して、特徴部分302の長さに沿った画像化を実施する。この視射角ミルによって、特徴部分302の表面は、深さ0nmからd0nmまで徐々に傾斜するため、SEMは、特徴部分302の長さに沿った対応する位置で画像を形成することによって、特徴部分の特性をさまざまな深さで評価することができる。個々の断面形成切削部をそれぞれの位置でミリングする必要はなく、これにより、欠陥解析のためのサイクル・タイムが向上する。 FIG. 6 shows a perspective view of a target area of a sample after glancing angle milling according to one or more embodiments of the present invention. The distal end 502 of the sample 222 is milled deeper than the proximal end 504, and the surface of the sample slopes linearly between these two ends. FIG. 7 shows a perspective view of the feature 302 after milling. The feature 302 is milled to a predetermined depth d 0 at the distal end 502 of the feature. The proximal end 504 of the feature 302 is little or not milled. Using SEM, imaging along the length of the feature 302 is performed. Because of this glancing angle mill, the surface of the feature 302 is gradually tilted from a depth of 0 nm to d 0 nm, so that the SEM forms an image at a corresponding position along the length of the feature 302. The characteristics of the feature part can be evaluated at various depths. There is no need to mill individual cross-section cuts at each location, which improves cycle time for defect analysis.

さらに、本発明の実施形態は、一般的な断面切削に比べて改良された試料面の画像化を提供することもできる。試料内の断面を逐次的に露出させる先行技術の方法を使用するときには一般に、試料面を露出させるため、および露出させた面を例えば電子ビームによって画像化するのに十分な空間を提供するために、ミリングによって試料にくさび形の穴があけられる。この断面を画像化すると、さもなければ画像化に役立てるために使用されたであろう一部の2次電子が失われる。これは、くさび形の穴の側面に2次電子が衝突するためである。その結果、信号強度が失われ、信号対雑音比が悪化する。しかしながら、本発明の1つまたは複数の実施形態によれば、断面を露出させるのに、ミリングによって試料に穴があけられない。その代わりに、視射角ミルは、より容易に画像化され、先行技術に比べて改良された信号対雑音比を与える傾斜した表面を生み出す。   Furthermore, embodiments of the present invention can also provide improved sample surface imaging compared to general cross-section cutting. In general, when using prior art methods that sequentially expose cross sections in a sample, to expose the sample surface and to provide sufficient space to image the exposed surface, for example by an electron beam A wedge-shaped hole is made in the sample by milling. When this cross section is imaged, some secondary electrons that would otherwise have been used to aid in imaging are lost. This is because secondary electrons collide with the side surface of the wedge-shaped hole. As a result, the signal strength is lost and the signal-to-noise ratio is deteriorated. However, according to one or more embodiments of the present invention, the sample is not pierced by milling to expose the cross section. Instead, the viewing angle mill produces a tilted surface that is more easily imaged and gives an improved signal-to-noise ratio compared to the prior art.

図8は、本発明の1つまたは複数の実施形態を実現する目的に使用される一般的なデュアル・ビームFIB/SEMシステム800を示す。集束イオン・ビーム・システム800は、上部ネック部分812を有する排気された囲い811を含み、上部ネック部分812内にはイオン源814および集束カラム816が位置し、集束カラム816は、引出し電極および静電光学系を含む。イオン源814を出たイオン・ビーム818は、カラム816を通過し、820に概略的に示されている静電偏向手段間を通り抜けて、下室826内の可動試料ステージ824上に配置された試料822、例えば半導体デバイスを含む試料822に向かって進む。イオン・ポンプ828を使用してネック部分812を排気することができる。室826は、真空コントローラ832の制御の下、ターボ分子および機械ポンピング・システム830によって排気される。この真空システムは、室826に、約1×10-7トルから5×10-4トルの間の真空を提供する。エッチング支援ガス、エッチング遅延ガスまたは付着前駆体ガスを使用する場合、室のバックグラウンド圧力は典型的には約1×10-5トルまで上昇することがある。 FIG. 8 shows a typical dual beam FIB / SEM system 800 that is used to implement one or more embodiments of the present invention. The focused ion beam system 800 includes an evacuated enclosure 811 having an upper neck portion 812 within which an ion source 814 and a focusing column 816 are located, the focusing column 816 including an extraction electrode and a static electrode. Includes an electro-optic system. The ion beam 818 exiting the ion source 814 passes through the column 816, passes between the electrostatic deflection means shown schematically at 820, and is placed on the movable sample stage 824 in the lower chamber 826. Proceed toward sample 822, eg, sample 822 containing a semiconductor device. An ion pump 828 can be used to evacuate the neck portion 812. Chamber 826 is evacuated by turbomolecular and mechanical pumping system 830 under the control of vacuum controller 832. This vacuum system provides the chamber 826 with a vacuum between about 1 × 10 −7 Torr and 5 × 10 −4 Torr. When using an etch assisting gas, an etch retarding gas, or a deposition precursor gas, the chamber background pressure may typically rise to about 1 × 10 −5 Torr.

イオン源814と、イオン・ビーム818を形成し下方へ導く集束カラム816内の適当な電極とに高圧電源834が接続される。パターン発生器838によって提供される決められたパターンに従って動作する偏向コントローラおよび増幅器836が偏向板820に結合され、それによって、対応するパターンを試料822の上面に描くようにビーム818を制御することができる。いくつかのシステムでは、当技術分野ではよく知られているように、偏向板が、最後のレンズの前に配置される。   A high voltage power supply 834 is connected to the ion source 814 and suitable electrodes in the focusing column 816 that form and direct the ion beam 818 downward. A deflection controller and amplifier 836 operating in accordance with the determined pattern provided by the pattern generator 838 is coupled to the deflector plate 820, thereby controlling the beam 818 to draw the corresponding pattern on the top surface of the sample 822. it can. In some systems, a deflector plate is placed in front of the last lens, as is well known in the art.

イオン源814は一般にガリウムの金属イオン・ビームを提供するが、マルチカスプ(multicusp)イオン源、他のプラズマ・イオン源など、他のイオン源を使用することもできる。イオン・ミリング、強化されたエッチングもしくは材料付着によって試料822を改変するため、または試料822を画像化するために、イオン源814を一般に、試料822の位置における幅が1/10ミクロン未満のビームに集束させることができる。画像化のために2次イオンまたは2次電子の放出を検出する目的に使用される荷電粒子増倍器840が増幅器842に接続されている。増幅された信号は、信号処理ユニット843によってディジタル信号に変換され、信号処理にかけられる。その結果生成されるディジタル信号は、加工物822の画像をモニタ844に表示する。   The ion source 814 typically provides a metal ion beam of gallium, although other ion sources, such as a multicusp ion source, other plasma ion sources, can be used. In order to modify the sample 822 by ion milling, enhanced etching or material deposition, or to image the sample 822, the ion source 814 is typically directed to a beam having a width less than 1/10 microns at the location of the sample 822. Can be focused. Connected to amplifier 842 is a charged particle multiplier 840 that is used to detect the emission of secondary ions or electrons for imaging. The amplified signal is converted into a digital signal by the signal processing unit 843 and subjected to signal processing. The resulting digital signal displays an image of the workpiece 822 on the monitor 844.

FIBシステム800はさらに、走査電子顕微鏡841および電源および制御ユニット845を備える。陰極852と陽極854の間に電圧を印加することによって、陰極852から電子ビーム850が放出される。電子ビーム850は、集光レンズ856および対物レンズ858によって微細なスポットに集束する。電子ビーム850は、偏向コイル860によって試料の表面を2次元的に走査する。集光レンズ856、対物レンズ858および偏向コイル860の動作は電源および制御ユニット845によって制御される。   The FIB system 800 further includes a scanning electron microscope 841 and a power supply and control unit 845. By applying a voltage between the cathode 852 and the anode 854, an electron beam 850 is emitted from the cathode 852. The electron beam 850 is focused on a fine spot by the condenser lens 856 and the objective lens 858. The electron beam 850 scans the surface of the sample two-dimensionally by the deflection coil 860. The operations of the condenser lens 856, the objective lens 858 and the deflection coil 860 are controlled by a power supply and control unit 845.

電子ビーム850を、下室826内の試料ステージ824上にある加工物822の表面に集束させることができる。電子ビーム中の電子が加工物822の表面に衝突すると、2次電子が放出される。この2次電子は、増幅器842に接続された2次電子検出器840または後方散乱電子検出器862によって検出される。増幅された信号は、信号処理ユニット843によってディジタル信号に変換され、信号処理にかけられる。その結果生成されるディジタル信号は、加工物822の画像をモニタ844に表示する。   The electron beam 850 can be focused on the surface of the workpiece 822 on the sample stage 824 in the lower chamber 826. When electrons in the electron beam collide with the surface of the workpiece 822, secondary electrons are emitted. The secondary electrons are detected by a secondary electron detector 840 or a backscattered electron detector 862 connected to the amplifier 842. The amplified signal is converted into a digital signal by the signal processing unit 843 and subjected to signal processing. The resulting digital signal displays an image of the workpiece 822 on the monitor 844.

ガス蒸気を導入し試料822に向かって導くためにガス送達システム846が下室826内へ延びている。本発明の譲受人に譲渡されたCasella他の「Gas Delivery Systems for Particle Beam Processing」という名称の米国特許第5,851,413号明細書は適当な液体送達システム246を記載している。別のガス送達システムが、やはり本発明の譲受人に譲渡されたRasmussenの「Gas Injection System」という名称の米国特許第5,435,850号明細書に記載されている。   A gas delivery system 846 extends into the lower chamber 826 to introduce and direct gas vapor toward the sample 822. US Pat. No. 5,851,413, entitled “Gas Delivery Systems for Particle Beam Processing” by Casella et al., Assigned to the assignee of the present invention, describes a suitable liquid delivery system 246. Another gas delivery system is described in US Pat. No. 5,435,850, entitled “Gas Injection System” by Rasmussen, also assigned to the assignee of the present invention.

試料ステージ824上に試料822を挿入するため、および内部ガス供給リザーバが使用される場合にはそれを使用するために、扉870が開かれる。試料ステージ824は加熱または冷却されていることがある。システムが真空状態にある場合に開かないように、この扉はインタロックされる。イオン・ビーム818にエネルギーを与え集束させるため、高電圧電源は、イオン・ビーム・カラム816内の電極に適当な加速電圧を印加する。デュアル・ビームFIB/SEMシステムは例えば、本出願の譲受人であるFEI Company(米オレゴン州Hillsboro)から販売されている。   The door 870 is opened to insert the sample 822 onto the sample stage 824 and to use the internal gas supply reservoir if one is used. The sample stage 824 may be heated or cooled. The door is interlocked so that it does not open when the system is in a vacuum. To energize and focus the ion beam 818, the high voltage power supply applies an appropriate acceleration voltage to the electrodes in the ion beam column 816. Dual beam FIB / SEM systems are commercially available from, for example, FEI Company (Hillsboro, Oreg.), The assignee of the present application.

図9は、試料解析を実行する、本発明の1つまたは複数の実施形態に基づく諸ステップを示す流れ図900である。この方法はターミネータ(terminator)902から始まる。ステップ904で、試料222の少なくとも一部分をミリングするために試料222の第1の表面にイオン・ビーム218を導く。好ましい一実施形態では、この第1の表面が試料222の上面であり、イオン・ビーム218が、上面に対してほぼ垂直な角度で導かれるのではなしに、ある視射角で上面の縁の近くに導かれる。ステップ906で、イオン・ビーム218が第1の表面をミリングして試料222の第2の表面を露出させる。この第2の表面では、イオン源214から見た第2の表面の遠位端が、イオン源214から見た第1の表面の近位端よりも、基準深さに関してより深い深さまでミリングされる。すなわち、露出した第2の表面の長さに沿って、ビーム源から遠い方の第2の表面の端が、ビーム源に近い方の第2の表面の端よりも深くミリングされる。この深さの差は、第1の表面に対するビームの角度によって生じる。この角度は視射角であるため、第2の表面全体に沿ったこの深さの差は、解析対象の特徴部分の深さと同じでありさえすればよい。ステップ908で、第2の表面の画像を形成するために第2の表面にSEM241から電子ビーム250を導く。ステップ910で、電子ビームと第2の表面との間の相互作用を検出することによって、第2の表面の少なくとも一部分の画像を形成する。例えば、2次電子検出器240または後方散乱電子検出器262を使用して、試料222の第2の表面に電子ビーム250が導かれたときに放出された2次電子から画像を形成することができる。ステップ912で、ステップ910で形成した画像を解析して、第2の表面の特徴部分が欠陥を有するかどうかを判定する。例えば、試料が、銅相互接続トレンチを有する半導体ウェーハである場合、図9の方法に従って形成した画像を解析して、トレンチの充填の質を判定すること、すなわちめっき中にトレンチ内の空洞を検出することができる。スライス・アンド・ビュー用途では、この画像を、特徴部分の3次元構造を構築するのに使用する複数のスライスのうちの1つのスライスとして使用することができる。   FIG. 9 is a flowchart 900 illustrating steps in accordance with one or more embodiments of the present invention for performing sample analysis. This method begins with a terminator 902. In step 904, an ion beam 218 is directed to the first surface of the sample 222 to mill at least a portion of the sample 222. In a preferred embodiment, this first surface is the top surface of the sample 222 and the ion beam 218 is not directed at an angle substantially perpendicular to the top surface, but near a top edge at a viewing angle. Led to. At step 906, ion beam 218 mills the first surface to expose the second surface of sample 222. In this second surface, the distal end of the second surface viewed from the ion source 214 is milled to a deeper depth with respect to the reference depth than the proximal end of the first surface viewed from the ion source 214. The That is, along the length of the exposed second surface, the edge of the second surface farther from the beam source is milled deeper than the edge of the second surface closer to the beam source. This depth difference is caused by the angle of the beam with respect to the first surface. Since this angle is a viewing angle, the difference in depth along the entire second surface need only be the same as the depth of the feature to be analyzed. In step 908, the electron beam 250 is directed from the SEM 241 to the second surface to form an image of the second surface. At step 910, an image of at least a portion of the second surface is formed by detecting an interaction between the electron beam and the second surface. For example, secondary electron detector 240 or backscattered electron detector 262 may be used to form an image from secondary electrons emitted when electron beam 250 is directed to the second surface of sample 222. it can. In step 912, the image formed in step 910 is analyzed to determine whether the feature on the second surface has a defect. For example, if the sample is a semiconductor wafer having copper interconnect trenches, the image formed according to the method of FIG. 9 is analyzed to determine the quality of the trench fill, i.e., the cavities in the trenches are detected during plating. can do. For slice-and-view applications, this image can be used as one of a plurality of slices used to build the three-dimensional structure of the feature.

視射角ミリングを使用して、試料表面の限局されたエリアを平坦化することができる。試料222の上面の全長をミリングする必要はない。本発明のいくつかの実施形態では、試料222の上面の長さの一部分だけをミリングする。後続の断面のミリング操作中のカーテニング(curtaining)を低減させまたは防ぐために、視射角ミルを実行して、凹凸のある表面を有する試料の対象とする特徴部分の近くの局所エリアを平坦化することができる。カーテニングは、異なるミリング速度で材料が除去されたときに起こる。カーテニングは、同じビームによって異なる速度で除去される複数の材料を含む特徴部分をミリングしたときに生じることがある。カーテニングは、凹凸のある形状を有する表面をミリングしたときにも生じることがある。例えば、対象とする特徴部分がシリコン貫通バイア(through−silicon via)(TSV)であることがある。TSVの断面形成は、空洞および表面の界面の特性を評価するために半導体研究施設において一般的に実施されている作業である。TSVの深さ(一般に50〜300nm)が原因で、イオン・ビームでTSVの断面をミリングすると、かなりのカーテニングが生じることがある。TSVの断面のミリングを実行する前に試料表面のTSVの局所エリアを視射角ミルで平坦化することによって、断面のミリング中のカーテニングを低減させまたは防ぐことができる。   Viewing angle milling can be used to planarize a limited area of the sample surface. It is not necessary to mill the entire length of the upper surface of the sample 222. In some embodiments of the invention, only a portion of the length of the top surface of the sample 222 is milled. In order to reduce or prevent curing during subsequent cross-section milling operations, a glancing angle mill is performed to flatten the local area near the feature of interest of the sample having an uneven surface. be able to. Curtaining occurs when material is removed at different milling rates. Curtaining can occur when milling features that include multiple materials that are removed at different rates by the same beam. Curtaining can also occur when milling a surface with an uneven shape. For example, the feature of interest may be a through-silicon via (TSV). TSV cross-sectioning is a common practice in semiconductor research facilities to evaluate the properties of cavities and surface interfaces. Due to the depth of the TSV (generally 50-300 nm), milling the cross section of the TSV with an ion beam can result in significant curtaining. By flattening the local area of the TSV on the sample surface with a glancing angle mill before performing the milling of the TSV cross section, the curtaining during the milling of the cross section can be reduced or prevented.

図10は、試料の上面平坦化およびシリコン貫通バイアの断面を示すSEM顕微鏡写真である。顕微鏡写真1000は、上面1002、側面1004、上面平坦化切削部1010、断面切削部1006およびシリコン貫通バイア1008を有する試料を示す。試料の上面1002は凹凸のある形状を有し、そのため、トップダウン断面形成切削部にはカーテニングが生じやすい。上面1002は例えば、断面形成の前に試料の表面に付着させた白金保護層などの保護層である。上面1002のTSV1008の上方に位置する部分に視射角ミルが実施される。この視射角ミルは、上面1002のTSV1008の上方の局所エリアを平坦化して、表面の凹凸を低減させまたは除去する。視射角ミルを実行して、上面1002のTSV1008の上方の局所エリアを平坦化した後、断面形成ミルを実行してTSV1008の断面を露出させる。上面1002のTSV1008の上方の局所エリアが平坦化されているため、断面切削部1006におけるカーテニングは低減または排除され、後続の解析に対してより都合の良いTSV1008の断面が提供される。   FIG. 10 is an SEM photomicrograph showing the cross-section of the top planarization of the sample and the through silicon via. The micrograph 1000 shows a sample having an upper surface 1002, a side surface 1004, an upper surface flattened cut portion 1010, a cross-sectional cut portion 1006, and a through silicon via 1008. The upper surface 1002 of the sample has an uneven shape, so that the top-down cross-section forming cut portion is likely to be carated. The upper surface 1002 is, for example, a protective layer such as a platinum protective layer attached to the surface of the sample before forming the cross section. A viewing angle mill is performed on a portion of the upper surface 1002 located above the TSV 1008. This glancing angle mill flattens the local area above the TSV 1008 on the upper surface 1002 to reduce or remove surface irregularities. After performing a glancing angle mill to flatten the local area above the TSV 1008 on the upper surface 1002, a cross-section forming mill is performed to expose the cross section of the TSV 1008. Since the local area above the TSV 1008 on the top surface 1002 is flattened, the carving at the cross section cut 1006 is reduced or eliminated, providing a more convenient cross section of the TSV 1008 for subsequent analysis.

図11は、図10の試料の断面図を示すSEM顕微鏡写真である。この断面は、視射角ミルによって上面を平坦化した後にミリングしたものである。上面平坦化切削部1010が、試料表面のTSV1008の上方の局所エリアを実質的に平らにしている。その結果、続いてミリングされた断面切削部1006におけるカーテニングは大幅に低減または排除され、後続の解析に対してより都合の良いTSV1008の断面が提供される。   FIG. 11 is a SEM micrograph showing a cross-sectional view of the sample of FIG. This cross section is milled after the upper surface is flattened by a viewing angle mill. An upper surface flattening cutting portion 1010 substantially flattens a local area above the TSV 1008 on the sample surface. As a result, curtaining in the subsequently milled cross-section cut 1006 is greatly reduced or eliminated, providing a more convenient TSV 1008 cross-section for subsequent analysis.

したがって、本発明の好ましい実施形態は、電子顕微鏡用の平面断面図を形成する方法であって、試料の少なくとも一部分をミリングするために、試料の第1の表面に向かってイオン源からイオン・ビームを導くこと、およびイオン・ビームを使用して第1の表面をミリングして第2の表面を露出させることを含み、この第2の表面では、イオン源から見た第2の表面の遠位端が、イオン源から見た第1の表面の近位端よりも、基準深さに対してより深い深さまでミリングされており、この方法がさらに、第2の表面に電子源から電子ビームを導くこと、および電子ビームと第2の表面との間の相互作用を検出することによって第2の表面の画像を形成することを含む方法を提供する。この方法はさらに、第2の表面の画像を解析して、第2の表面の特徴部分が欠陥を含むかどうかを判定することを含むことができる。   Accordingly, a preferred embodiment of the present invention is a method of forming a planar cross-sectional view for an electron microscope, wherein an ion beam is emitted from an ion source toward a first surface of a sample to mill at least a portion of the sample. And using an ion beam to mill the first surface to expose the second surface, wherein the second surface is distal to the second surface as viewed from the ion source. The end is milled to a depth that is deeper than the proximal end of the first surface as viewed from the ion source, and the method further includes directing the electron beam from the electron source to the second surface. A method is provided that includes guiding and forming an image of the second surface by detecting an interaction between the electron beam and the second surface. The method may further include analyzing the image of the second surface to determine whether the second surface feature includes a defect.

本発明の実施形態は、第1の粒子ビームと第1の表面の間の角度が10度以下である方法、第1の粒子ビームと第1の表面の間の角度が5度以下である方法、第1の粒子ビームと第1の表面の間の角度が1度以下である方法、イオン・ビームが集束イオン・ビームを含む方法、試料が上に搭載された試料ステージの傾斜を、ミリング・ステップと画像形成ステップの間で変化させる方法、および試料ステージと試料の間に45度の台が配置される方法を含む。   Embodiments of the present invention include a method in which the angle between the first particle beam and the first surface is 10 degrees or less, and a method in which the angle between the first particle beam and the first surface is 5 degrees or less. A method in which the angle between the first particle beam and the first surface is less than 1 degree, a method in which the ion beam includes a focused ion beam, a tilt of the sample stage on which the sample is mounted, Including a method of changing between a step and an image forming step, and a method in which a 45 degree platform is placed between the sample stage and the sample.

本発明の好ましい実施形態はさらに、電子顕微鏡用の断面図を形成する方法であって、試料の少なくとも一部分をミリングするために、試料の第1の表面に向かってイオン源からイオン・ビームを導くこと、イオン・ビームを使用して、第1の表面の少なくとも対象とする特徴部分の局所エリアをミリングして、第1の表面の少なくとも対象とする特徴部分の局所エリアを実質的に平らにすること、第1の表面をミリングした後に、試料をミリングして、対象とする特徴部分の断面を含む第2の表面を露出させること、第2の表面に電子源から電子ビームを導くこと、および電子ビームと第2の表面との間の相互作用を検出することによって第2の表面の画像を形成することを含む方法を提供する。この方法はさらに、第2の表面の画像を解析して、第2の表面の特徴部分が欠陥を含むかどうかを判定することを含むことができる。   A preferred embodiment of the present invention is further a method of forming a cross-sectional view for an electron microscope, wherein an ion beam is directed from an ion source toward a first surface of a sample to mill at least a portion of the sample. Using an ion beam to mill at least a local area of the target feature of the first surface to substantially flatten the local area of at least the target feature of the first surface. After milling the first surface, milling the sample to expose the second surface including the cross-section of the feature of interest, directing an electron beam from the electron source to the second surface; and A method is provided that includes forming an image of the second surface by detecting an interaction between the electron beam and the second surface. The method may further include analyzing the image of the second surface to determine whether the second surface feature includes a defect.

本発明の実施形態は、第1の粒子ビームと第1の表面の間の角度が10度以下である方法、第1の粒子ビームと第1の表面の間の角度が5度以下である方法、第1の粒子ビームと第1の表面の間の角度が1度以下である方法、イオン・ビームが集束イオン・ビームを含む方法、試料が上に搭載された試料ステージの傾斜を、ミリング・ステップと画像形成ステップの間で変化させる方法、試料ステージと試料の間に45度の台が配置される方法を含む。   Embodiments of the present invention include a method in which the angle between the first particle beam and the first surface is 10 degrees or less, and a method in which the angle between the first particle beam and the first surface is 5 degrees or less. A method in which the angle between the first particle beam and the first surface is less than 1 degree, a method in which the ion beam includes a focused ion beam, a tilt of the sample stage on which the sample is mounted, Including a method of changing between a step and an image forming step, and a method in which a 45-degree table is placed between the sample stage and the sample.

本発明の好ましい実施形態はさらに、電子顕微鏡用の平面断面図を形成するシステムであって、集束イオン・ビーム・カラムと、電子顕微鏡と、試料を保持する試料ステージと、コンピュータ命令がコード化された非一時的コンピュータ可読媒体を含むコンピュータ・コントローラとを備え、コンピュータ・コントローラによって前記コンピュータ命令が実行されたときに、前記コンピュータ命令によって、システムが、
・試料の少なくとも一部分をミリングするために、試料の第1の表面に向かってイオン源からイオン・ビームを導き、
・イオン・ビームを使用して第1の表面をミリングして第2の表面を露出させ、
この第2の表面では、イオン源から見た第2の表面の遠位端が、イオン源から見た第1の表面の近位端よりも、基準深さに対してより深い深さまでミリングされており、システムがさらに、
・第2の表面に電子源から電子ビームを導き、
・電子ビームと第2の表面との間の相互作用を検出することによって第2の表面の画像を形成する
システムを提供する。
A preferred embodiment of the present invention is further a system for forming a cross-sectional plan view for an electron microscope, encoded with a focused ion beam column, an electron microscope, a sample stage holding a sample, and computer instructions. A computer controller comprising a non-transitory computer readable medium, wherein when the computer instructions are executed by the computer controller, the computer instructions cause the system to
Directing an ion beam from an ion source toward the first surface of the sample to mill at least a portion of the sample;
Milling the first surface using an ion beam to expose the second surface;
In this second surface, the distal end of the second surface viewed from the ion source is milled to a depth deeper than the reference depth than the proximal end of the first surface viewed from the ion source. And the system further
Directing an electron beam from the electron source to the second surface;
Providing a system for forming an image of the second surface by detecting an interaction between the electron beam and the second surface;

コンピュータ可読媒体をさらに、第2の表面の画像を解析して、第2の表面の特徴部分が欠陥を含むかどうかを判定するためのコンピュータ命令によってコード化することができる。   The computer readable medium may further be encoded with computer instructions for analyzing the image of the second surface to determine whether the feature of the second surface includes a defect.

本発明の実施形態は、第1の粒子ビームと第1の表面の間の角度が10度以下であるシステム、第1の粒子ビームと第1の表面の間の角度が5度以下であるシステム、第1の粒子ビームと第1の表面の間の角度が1度以下であるシステム、試料が上に搭載された試料ステージの傾斜を、ミリング・ステップと画像形成ステップの間で変化させるシステム、および試料ステージと試料の間に45度の台が配置されるシステムを含む。   Embodiments of the present invention include a system in which the angle between the first particle beam and the first surface is 10 degrees or less, and a system in which the angle between the first particle beam and the first surface is 5 degrees or less. A system in which the angle between the first particle beam and the first surface is less than or equal to 1 degree; a system that changes the tilt of the sample stage on which the sample is mounted between the milling step and the imaging step; And a system in which a 45 degree platform is placed between the sample stage and the sample.

本発明の好ましい実施形態はさらに、電子顕微鏡用の断面図を形成するシステムであって、集束イオン・ビーム・カラムと、電子顕微鏡と、試料を保持する試料ステージと、コンピュータ命令がコード化された非一時的コンピュータ可読媒体を含むコンピュータ・コントローラとを備え、コンピュータ・コントローラによって前記コンピュータ命令が実行されたときに、前記コンピュータ命令によって、システムが、
・試料の少なくとも一部分をミリングするために、試料の第1の表面に向かってイオン源からイオン・ビームを導き、
・イオン・ビームを使用して、第1の表面の少なくとも対象とする特徴部分の局所エリアをミリングして、第1の表面の少なくとも対象とする特徴部分の局所エリアを実質的に平らにし、
・第1の表面をミリングした後に、試料をミリングして、対象とする特徴部分の断面を含む第2の表面を露出させ、
・第2の表面に電子源から電子ビームを導き、
・電子ビームと第2の表面との間の相互作用を検出することによって第2の表面の画像を形成する
システムを提供する。
A preferred embodiment of the present invention is further a system for forming a cross-sectional view for an electron microscope, encoded with a focused ion beam column, an electron microscope, a sample stage holding a sample, and computer instructions. A computer controller comprising a non-transitory computer readable medium, wherein when the computer instructions are executed by the computer controller, the computer instructions cause the system to
Directing an ion beam from an ion source toward the first surface of the sample to mill at least a portion of the sample;
Using an ion beam to mill at least the local area of the target feature of the first surface to substantially flatten the local area of at least the target feature of the first surface;
After milling the first surface, the sample is milled to expose the second surface including the cross-section of the feature of interest;
Directing an electron beam from the electron source to the second surface;
Providing a system for forming an image of the second surface by detecting an interaction between the electron beam and the second surface;

コンピュータ可読媒体をさらに、第2の表面の画像を解析して、第2の表面の特徴部分が欠陥を含むかどうかを判定するためのコンピュータ命令によってコード化することができる。   The computer readable medium may further be encoded with computer instructions for analyzing the image of the second surface to determine whether the feature of the second surface includes a defect.

本発明の実施形態は、第1の粒子ビームと第1の表面の間の角度が10度以下であるシステム、第1の粒子ビームと第1の表面の間の角度が5度以下であるシステム、第1の粒子ビームと第1の表面の間の角度が1度以下であるシステム、イオン・ビームが集束イオン・ビームを含むシステム、試料が上に搭載された試料ステージの傾斜を、ミリング・ステップと画像形成ステップの間で変化させるシステム、および試料ステージと試料の間に45度の台が配置されるシステムを含む。   Embodiments of the present invention include a system in which the angle between the first particle beam and the first surface is 10 degrees or less, and a system in which the angle between the first particle beam and the first surface is 5 degrees or less. A system in which the angle between the first particle beam and the first surface is less than 1 degree, a system in which the ion beam includes a focused ion beam, a tilt of the sample stage on which the sample is mounted, Including a system that varies between the step and the imaging step and a system in which a 45 degree platform is placed between the sample stage and the sample.

以上の本発明の説明は主に、試料解析の方法を対象としているが、このような方法の操作を実行する装置も本発明の範囲に含まれることを認識すべきである。さらに、本発明の実施形態は、コンピュータ・ハードウェアもしくはソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアの組合せによって実現することができることも認識すべきである。本発明の方法は、標準プログラミング技法を使用した、本明細書に記載された方法および図に基づくコンピュータ・プログラムとして実現することができる。ここで言うコンピュータ・プログラムには、コンピュータ・プログラムを含むように構成されたコンピュータ可読の記憶媒体が含まれ、そのように構成された記憶媒体は、コンピュータを、事前に決定された特定の方式で動作させる。コンピュータ・システムと通信するため、それぞれのプログラムは、高水準手続き型プログラミング言語またはオブジェクト指向プログラミング言語で実現することができる。しかしながら、所望ならば、それらのプログラムを、アセンブラ言語または機械語で実現することもできる。いずれにせよ、その言語は、コンパイルまたは解釈される言語とすることができる。さらに、そのプログラムは、そのプログラムを実行するようにプログラムされた専用集積回路上で実行することができる。   While the above description of the present invention is primarily directed to sample analysis methods, it should be recognized that apparatus for performing such method operations are also within the scope of the present invention. It should further be appreciated that embodiments of the present invention can be implemented by computer hardware or software, or a combination of hardware and software. The method of the present invention can be implemented as a computer program based on the methods and figures described herein using standard programming techniques. The computer program referred to herein includes a computer-readable storage medium configured to include a computer program, and the storage medium configured in such a manner causes the computer to be in a predetermined manner. Make it work. Each program can be implemented in a high level procedural or object oriented programming language to communicate with a computer system. However, if desired, these programs can be implemented in assembler language or machine language. In any case, the language can be a compiled or interpreted language. Further, the program can be executed on a dedicated integrated circuit that is programmed to execute the program.

さらに、方法論は、限定はされないが、荷電粒子ツールもしくは他の画像化装置とは別個の、荷電粒子ツールもしくは他の画像化装置と一体の、または荷電粒子ツールもしくは他の画像化装置と通信するパーソナル・コンピュータ、ミニコンピュータ、メインフレーム、ワークステーション、ネットワーク化されたコンピューティング環境または分散コンピューティング環境、コンピュータ・プラットホームなどを含む、任意のタイプのコンピューティング・プラットホームで実現することができる。本発明の諸態様は、取外し可能であるか、またはコンピューティング・プラットホームと一体であるかを問わない、ハードディスク、光学式読取りおよび/または書込み記憶媒体、RAM、ROMなどの記憶媒体上または記憶装置上に記憶された機械可読コードであって、プログラム可能なコンピュータが、本明細書に記載された手順を実行するために、その記憶媒体または記憶装置を読んだときに、そのコンピュータを構成し、動作させるために、そのコンピュータが読むことができるように記憶された機械可読コードとして実現することができる。さらに、機械可読コードまたは機械可読コードの一部を、有線または無線ネットワークを介して伝送することができる。本明細書に記載された発明は、マイクロプロセッサまたは他のデータ処理装置と連携して上述の諸ステップを実現する命令またはプログラムを含む、これらのさまざまなタイプのコンピュータ可読記憶媒体、およびその他のさまざまなタイプのコンピュータ可読記憶媒体を含む。本発明はさらに、本明細書に記載された方法および技法に従ってプログラムされたコンピュータを含む。   Further, the methodology is, but is not limited to, being separate from the charged particle tool or other imaging device, integral with the charged particle tool or other imaging device, or communicating with the charged particle tool or other imaging device. It can be implemented on any type of computing platform, including a personal computer, minicomputer, mainframe, workstation, networked or distributed computing environment, computer platform, and the like. Aspects of the invention may be on a storage medium or storage device, such as a hard disk, optical read and / or write storage medium, RAM, ROM, whether removable or integral with a computing platform. Machine readable code stored above, wherein the programmable computer configures the computer when reading the storage medium or storage device to perform the procedures described herein; It can be implemented as machine-readable code stored for reading by the computer for operation. Further, the machine readable code or a portion of the machine readable code can be transmitted over a wired or wireless network. The invention described herein includes these various types of computer-readable storage media, including instructions or programs that implement the steps described above in conjunction with a microprocessor or other data processing apparatus, and various others. Various types of computer readable storage media. The invention further includes a computer programmed according to the methods and techniques described herein.

入力データに対してコンピュータ・プログラムを使用して、本明細書に記載された機能を実行し、それによって入力データを変換して出力データを生成することができる。この出力情報は、表示モニタなどの1つまたは複数の出力装置に出力される。本発明の好ましい実施形態では、変換されたデータが物理的な実在する物体を表し、これには、その物理的な実在する物体の特定の視覚的描写を表示画面上に生成することが含まれる。   A computer program may be used on the input data to perform the functions described herein, thereby converting the input data to generate output data. This output information is output to one or more output devices such as a display monitor. In a preferred embodiment of the present invention, the transformed data represents a physical real object, which includes generating a specific visual representation of the physical real object on the display screen. .

本発明の好ましい実施形態はさらに、粒子ビームを使用して試料を画像化するために、FIB、SEMなどの粒子ビーム装置を利用する。試料を画像化するために使用されるこのような粒子は試料と本来的に相互作用し、その結果、試料はある程度、物理的に変形する。さらに、本明細書の全体を通じて、「解析する」、「計算する」、「決定する」、「測定する」、「生成する」、「検出する」、「形成する」などの用語を利用した議論は、コンピュータ・システムまたは同様の電子装置の動作および処理に関し、そのコンピュータ・システムまたは同様の電子装置は、コンピュータ・システム内の物理量として表されたデータを操作し、そのデータを、その同じコンピュータ・システム内または他の情報記憶装置、伝送装置もしくは表示装置内の、物理量として同様に表された他のデータに変換する。   Preferred embodiments of the present invention further utilize particle beam devices such as FIB, SEM, etc. to image the sample using the particle beam. Such particles used to image the sample inherently interact with the sample, so that the sample is physically deformed to some extent. Further, throughout this specification, discussions using terms such as “analyze”, “calculate”, “determine”, “measure”, “generate”, “detect”, “form”, etc. Relates to the operation and processing of a computer system or similar electronic device, which manipulates data represented as physical quantities in the computer system and uses that data to the same computer computer. The data is converted into other data similarly expressed as a physical quantity in the system or other information storage device, transmission device or display device.

本発明は幅広い適用可能性を有し、上記の例において説明し、示した多くの利点を提供することができる。本発明の実施形態は、具体的な用途によって大きく異なる。全ての実施形態が、これらの全ての利点を提供するわけではなく、全ての実施形態が、本発明によって達成可能な全ての目的を達成するわけでもない。本発明を実施するのに適した粒子ビーム・システムは例えば、本出願の譲受人であるFEI Companyから市販されている。   The present invention has broad applicability and can provide many of the advantages described and shown in the examples above. Embodiments of the present invention vary greatly depending on the specific application. Not all embodiments provide all these advantages, and not all embodiments achieve all the objectives achievable by the present invention. A particle beam system suitable for practicing the present invention is commercially available, for example, from FEI Company, the assignee of the present application.

以上の説明の多くは半導体ウェーハを対象としているが、本発明は、適当な任意の基板または表面に対して使用することができる。さらに、本明細書において、用語「自動」、「自動化された」または類似の用語が使用されるとき、これらの用語は、自動プロセスもしくは自動ステップまたは自動化されたプロセスもしくは自動化されたステップの手動による開始を含むものと理解される。以下の議論および特許請求の範囲では、用語「含む(including)」および「備える(comprising)」が、オープン・エンド(open−ended)型の用語として使用されており、したがって、これらの用語は、「...を含むが、それらだけに限定されない(including,but not limited to)」ことを意味すると解釈すべきである。用語「集積回路」は、マイクロチップの表面にパターン形成された一組の電子構成部品およびそれらの相互接続(ひとまとめにして内部電気回路要素)を指す。用語「半導体デバイス」は、総称的に集積回路(IC)を指し、この集積回路(IC)は、半導体ウェーハと一体でも、またはウェーハから切り離されていても、または回路板上で使用するためにパッケージングされていてもよい。本明細書では用語「FIB」または「集束イオン・ビーム」が、イオン光学部品によって集束させたビームおよび整形されたイオン・ビームを含む、平行イオン・ビームを指すために使用される。   Although much of the above description is directed to semiconductor wafers, the present invention can be used with any suitable substrate or surface. Furthermore, when the terms “automatic”, “automated” or similar terms are used herein, these terms are either automated processes or automated steps or automated processes or automated steps manually. It is understood to include the beginning. In the discussion and claims that follow, the terms “including” and “comprising” are used as open-ended terms, and thus these terms are: It should be construed to mean "including but not limited to". The term “integrated circuit” refers to a set of electronic components patterned on the surface of a microchip and their interconnections (collectively internal electrical circuit elements). The term “semiconductor device” refers generically to an integrated circuit (IC) that is integral with or separated from a semiconductor wafer or for use on a circuit board. It may be packaged. The term “FIB” or “focused ion beam” is used herein to refer to a parallel ion beam, including a beam focused by ion optics and a shaped ion beam.

本明細書で特に定義されていない場合、その用語は、その通常の一般的な意味で使用されることが意図されている。添付図面は、本発明の理解を助けることが意図されており、特に明記しない限り、一律の尺度では描かれていない。   Unless otherwise defined herein, the terms are intended to be used in their ordinary general meaning. The accompanying drawings are intended to aid in understanding the invention and are not drawn to scale unless otherwise indicated.

本発明および本発明の利点を詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲によって定義された本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本明細書に、さまざまな変更、置換および改変を加えることができることを理解すべきである。さらに、本出願の範囲が、本明細書に記載されたプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法およびステップの特定の実施形態に限定されることは意図されていない。当業者なら本発明の開示から容易に理解するように、本明細書に記載された対応する実施形態と実質的に同じ機能を実行し、または実質的に同じ結果を達成する既存のまたは今後開発されるプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法またはステップを、本発明に従って利用することができる。したがって、添付の特許請求の範囲は、その範囲内に、このようなプロセス、機械、製造、組成物、手段、方法またはステップを含むことが意図されている。   Having described the invention and the advantages of the invention in detail, various changes, substitutions and modifications can be made to the specification without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It should be understood that it can. Furthermore, it is not intended that the scope of the application be limited to the specific embodiments of the processes, machines, manufacture, compositions, means, methods, and steps described herein. Those skilled in the art will readily understand from the present disclosure that existing or future developments that perform substantially the same function or achieve substantially the same results as the corresponding embodiments described herein. Any process, machine, manufacture, composition, means, method or step that may be employed may be utilized in accordance with the present invention. Accordingly, the appended claims are intended to include within their scope such processes, machines, manufacture, compositions of matter, means, methods, or steps.

Claims (14)

電子顕微鏡用のを形成する方法であって、
試料の少なくとも一部分をミリングするために、前記試料の第1の表面に向かってイオン源から集束イオン・ビームを導くこと、および
前記集束イオン・ビームを使用して前記第1の表面をミリングして第2の表面を露出させること
を含み、前記第2の表面では、前記イオン源から見た前記第2の表面の遠位端が、前記イオン源から見た前記第1の表面の近位端よりも、基準深さに対してより深い深さまでミリングされており、前記方法がさらに、
前記第2の表面に電子源から電子ビームを導くこと、
前記電子ビームと前記第2の表面との間の相互作用を検出することによって前記第2の表面の画像であって、対象とする特徴部分の少なくとも一部を含む前記画像を形成すること、
前記第2の表面の前記画像に沿った複数の位置において前記対象とする特徴部分の特性を評価すること、および
前記イオン源から見た前記画像の近位端から前記位置の距離および前記イオン・ビームと前記第1の表面との角度に基づいて前記複数の位置のそれぞれの深さを決定すること
を含む方法。
A method of forming a figure for an electron microscope,
Directing a focused ion beam from an ion source toward the first surface of the sample to mill at least a portion of the sample, and milling the first surface using the focused ion beam; Exposing a second surface, wherein a distal end of the second surface viewed from the ion source is a proximal end of the first surface viewed from the ion source. Than the reference depth, and the method further comprises:
Directing an electron beam from an electron source to the second surface ;
Forming an image of the second surface by detecting an interaction between the electron beam and the second surface, the image including at least a portion of a feature of interest;
Evaluating the characteristics of the feature of interest at a plurality of positions along the image of the second surface; and
Determining a depth of each of the plurality of positions based on a distance of the position from a proximal end of the image viewed from the ion source and an angle between the ion beam and the first surface. A method involving>.
前記第2の表面の前記画像を解析して、前記第2の表面の特徴部分が欠陥を含むかどうかを判定することをさらに含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, further comprising analyzing the image of the second surface to determine whether a feature of the second surface includes a defect. 前記試料をミリングして第2の表面を露出させることが、前記イオン・ビームを10度以下の角度で前記第1の表面に導くことをさらに含む、請求項1または2に記載の方法。   The method of claim 1 or 2, wherein milling the sample to expose a second surface further comprises directing the ion beam to the first surface at an angle of 10 degrees or less. 前記試料をミリングして第2の表面を露出させることが、前記イオン・ビームを5度以下の角度で前記第1の表面に導くことをさらに含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。   4. The method of claim 1, wherein milling the sample to expose a second surface further comprises directing the ion beam to the first surface at an angle of 5 degrees or less. The method described. 前記試料をミリングして第2の表面を露出させることが、前記イオン・ビームを1度以下の角度で前記第1の表面に導くことをさらに含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。   5. The method of claim 1, wherein milling the sample to expose a second surface further comprises directing the ion beam to the first surface at an angle of 1 degree or less. The method described. 前記試料が上に搭載された試料ステージの傾斜を、前記ミリング・ステップと前記画像形成ステップの間で変化させる、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 5, wherein a tilt of a sample stage on which the sample is mounted is changed between the milling step and the imaging step. 前記試料ステージと前記試料の間に45度の台が配置される、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 6, wherein a 45-degree table is disposed between the sample stage and the sample. 電子顕微鏡用のを形成する方法であって、
試料の少なくとも一部分をミリングするために、前記試料の第1の表面に向かってイオン源から集束イオン・ビームを導くこと、
前記集束イオン・ビームを使用して、前記第1の表面の少なくとも対象とする特徴部分の局所エリアをミリングして、前記第1の表面の少なくとも前記対象とする特徴部分の局所エリアを実質的に平らにすること、
前記第1の表面をミリングした後に、前記イオン・ビームを10度以下の角度で前記第1の表面に導き、前記試料をミリングして、前記対象とする特徴部分の断面を含む第2の表面を露出させること、
前記第2の表面に電子源から電子ビームを導くこと、
前記電子ビームと前記第2の表面との間の相互作用を検出することによって前記第2の表面の画像を形成すること
前記第2の表面の前記画像に沿った複数の位置において前記対象とする特徴部分の特性を評価すること、および
前記イオン源から見た前記画像の近位端から前記位置の距離および前記イオン・ビームと前記第1の表面との角度に基づいて前記複数の位置のそれぞれの深さを決定すること
を含む方法。
A method of forming a figure for an electron microscope,
Directing a focused ion beam from an ion source toward the first surface of the sample to mill at least a portion of the sample;
Using the focused ion beam, at least a local area of the target feature of the first surface is milled to substantially reduce at least the local area of the target feature of the first surface. Flattening,
After milling the first surface, the ion beam is directed to the first surface at an angle of 10 degrees or less, the sample is milled, and the second surface includes a cross section of the feature of interest. Exposing,
Directing an electron beam from an electron source to the second surface ;
Forming an image of the second surface by detecting an interaction between the electron beam and the second surface ;
Evaluating the characteristics of the feature of interest at a plurality of positions along the image of the second surface; and
Determining a depth of each of the plurality of positions based on a distance of the position from a proximal end of the image viewed from the ion source and an angle between the ion beam and the first surface. A method involving>.
前記第2の表面の前記画像を解析して、前記第2の表面の特徴部分が欠陥を含むかどうかを判定することをさらに含む、請求項8に記載の方法。   The method of claim 8, further comprising analyzing the image of the second surface to determine whether a feature of the second surface includes a defect. 前記イオン・ビームを5度以下の角度で前記第1の表面に導く、請求項8または9に記載の方法。   10. A method according to claim 8 or 9, wherein the ion beam is directed to the first surface at an angle of 5 degrees or less. 前記イオン・ビームを1度以下の角度で前記第1の表面に導く、請求項8から10のいずれか一項に記載の方法。   11. A method according to any one of claims 8 to 10, wherein the ion beam is directed to the first surface at an angle of 1 degree or less. 前記試料が上に搭載された試料ステージの傾斜を、前記ミリング・ステップと前記画像形成ステップの間で変化させる、請求項8から11のいずれか一項に記載の方法。   12. A method according to any one of claims 8 to 11, wherein the tilt of a sample stage on which the sample is mounted is varied between the milling step and the imaging step. 前記試料ステージと前記試料の間に45度の台が配置される、請求項8から12のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 8 to 12, wherein a 45 degree platform is arranged between the sample stage and the sample. 電子顕微鏡用のを形成するシステムであって、
集束イオン・ビーム・カラムと、
電子顕微鏡と、
試料を保持する試料ステージと、
コンピュータ命令がコード化された非一時的コンピュータ可読媒体を含むコンピュータ・コントローラと
を備え、前記コンピュータ・コントローラによって前記コンピュータ命令が実行されたときに、前記コンピュータ命令によって、前記システムが、請求項8から13のいずれか一項に記載の方法を実行する
システム。
A system for forming a figure for an electron microscope,
A focused ion beam column;
An electron microscope,
A sample stage for holding the sample;
A computer controller comprising a non-transitory computer readable medium encoded with the computer instructions, and when the computer instructions are executed by the computer controller, the computer instructions cause the system to A system for executing the method according to claim 13.
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